3.1 強震分布的成帶性
地震活動并不遍地開花，地震危險性并非到處一樣。強震往往沿著與地質(zhì)構造有一定聯(lián)系的地震帶分布，地震越大，分布的成帶性越明顯。
圖3-1繪出了1900～2004年全球7級以上強震分布。很明顯，全球大多數(shù)7級以上地震集中分布在兩大地震帶：環(huán)太平洋地震帶和地中海南亞地震帶。另外，大西洋、北冰洋和印度洋的洋脊，東非裂谷，以及東亞和北美大陸也都有一些地震分布。圖3-2是世界中源和深源強震震中分布圖。深源強震（h300千米）全部分布在環(huán)太平洋帶的幾段俯沖帶上。中源地震（70千米300千米）90%分布在環(huán)太平洋帶。地中海南亞帶的興都庫什與中緬交界也有兩個著名的中源地震區(qū)。
圖3-1 世界強震震中分布圖（1900-2004）
圖3-1 世界強震震中分布圖（1900~2004）
圖3-2 世界中深強震震中分布
環(huán)太平洋地震帶 太平洋沿岸集中分布了全球80%的淺源地震、90%的中源地震和全部的深源地震，是世界最大的地震帶。在西太平洋，該帶沿著勘察加、庫頁島到日本，在日本西南分成兩支，一支經(jīng)琉球、中國臺灣、菲律賓、印尼蘇拉威西到巽他群島；另一支沿馬里亞納海溝延伸，在蘇拉威西島與哈馬里拉島之間與前一支匯合。在東太平洋，該地震帶北從美國的阿留申群島，經(jīng)阿拉斯加、加利福尼亞、墨西哥、中美洲巴勒比、南美洲秘魯、智利，進入南東太平洋，經(jīng)澳洲麥闊里島、新西蘭、湯加、新赫布里特群島、所羅門群島、巴布亞新幾內(nèi)亞到加羅林群島。抱歉的是，本講所給出的地圖比例尺很小，無法給出地名，有興趣的讀者可找比例尺較大的地圖對照著閱讀。
對照圖3-1和圖1-3，可以看到，環(huán)太平洋地震帶的位置基本上就是太平洋板塊與四周的歐亞大陸板塊、北美板塊、南美板塊、澳洲板塊的交界地帶。西太平洋地震帶在日本西南分兩支，又在蘇拉威西島與哈馬里拉島之間匯合，實際是沿著菲律賓海板塊與太平洋板塊、歐亞大陸板塊的邊界分布。這些強震的發(fā)生正是這些板塊相互擠壓、碰撞或俯沖等各種運動的結果。在幾個俯沖帶，既有淺源強震，也有中源強震和深源強震。而且，越深的地震分布在朝俯沖方向離邊界線越遠的地方。圖3-3以日本本州附近的一個垂直板塊邊界的震源深度剖面為例，向大家展示，從兩大板塊交界帶有向東下插的雙層地震分布，它勾畫出向歐亞大陸板塊俯沖的太平洋板塊的上下兩個面，同時，也幫助大家理解，為什么震源越深的地震離邊界越遠。我國東北深震實際上也是太平洋板塊從日本海溝俯沖的結果。
圖3-3 日本本州附近垂直板塊邊界的震源深度分布剖面
地中海南亞地震帶從歐洲的亞速爾群島，經(jīng)地中海、意大利、巴爾干、高加索、亞洲的伊朗、俾路支弧、喜馬拉雅弧、緬甸弧，到印度尼西亞，是世界上僅次于環(huán)太平洋地震帶的另一條大地震帶。它位于非洲、阿拉伯和印度澳洲等大陸板塊向北與歐亞大陸板塊相互碰撞的邊界上。這里沒有板塊俯沖帶，因此，沒有深震。但在喜馬拉雅弧東、西兩端，分別與緬甸弧或俾路支弧交匯處附近，形成兩個著名的中源地震集中地區(qū)：緬甸中源地震區(qū)和興都庫什中源地震區(qū)。
中國大陸地震帶格架 中國大陸位于歐亞大陸板塊東部，東有太平洋板塊、菲律賓板塊，西南有印度板塊的推擠，是一個多地震的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，20世紀以來，全球1/3的大陸強震發(fā)生在中國大陸。從中國強震震中分布圖（圖3-4）可以看到，中國大陸東部的強震和主要斷裂帶呈北東向展布，如著名的郯（城）廬（江）帶、山西帶、渭河平原帶和東南沿海帶等；而西部的強震和主要斷裂帶從西向東，先東西向，然后轉(zhuǎn)北西向，再轉(zhuǎn)南北向，如西藏南部金沙江紅河帶、昆侖山甘孜、玉樹鮮水河安寧河則木河小江帶、塔里木祁連山天水、蘭州帶等。東西兩部的這些地震帶和斷裂帶大致在東經(jīng)98o～106o，北從寧夏、經(jīng)甘肅，四川、南到云南，匯成一條南北帶。這樣的分布格局，很明顯，可能是由于東面受太平洋板塊、菲律賓海板塊，西南受印度板塊推擠，共同作用的結果。
圖3-4 中國強震震中分布（1900~2004M6.0）及構造背景圖
下面以川滇地區(qū)為例，進一步說明區(qū)域性強震分布的成帶性及其構造背景。川滇地區(qū)位于南北地震帶的中南段。據(jù)歷史地震資料，四川和云南兩省至少發(fā)生過5級以上地震639次，其中5.0～5.9級475次，6.0～6.9級124次，7.0～7.9級39次，8級1次，是中國大陸多地震地區(qū)之一。仔細分析川滇強震震中分布圖（圖3-5a），可以看到，這里的地震帶有北西向的，也有南北向和北東向的，正好體現(xiàn)了前面所說到的南北地震帶的特點。實際上，圖3-5可看成從圖3-4取川滇地區(qū)局部放大，又增添5級地震，再把斷裂帶畫得更細一些。對照圖1-5，就可以看到，川滇地區(qū)這些不同方向的地震帶構成了兩個活動地塊：川滇塊體與川青塊體，圖3-5b勾畫了這兩個活動塊體的輪廓。川滇兩省66%的5級以上地震，72%的6級，74%的7級和全部的8級地震都發(fā)生在這兩個活動塊體及其內(nèi)部。而這兩個塊體90%以上的強震發(fā)生在塊體的邊界帶上，而且也是震級越大，發(fā)生在邊界帶上的比例越大。
圖3-5 川滇地區(qū)強震震中分布（a）與川滇、川青塊體示意圖（b）
3.2 地震活躍期與平靜期
強震是一種小概率災害現(xiàn)象，不會天天發(fā)生。細心的讀者可能已經(jīng)注意到，一段時間可能接連有強震發(fā)生的報道，另一段時間則很少有強震報道。這就是說，強震活動隨時間的分布也是不均勻的。強震頻繁發(fā)生的時期稱為地震活躍期，而強震很少的時期稱為地震平靜期。它們往往交替出現(xiàn)，強震活動的這種特點也稱為強震活動的盛衰交替性。
例如，中國大陸從1895年至1987年，已經(jīng)歷4個強震活躍期和4個平靜期。表3-1具體地給出中國大陸這些活躍期、平靜期的起止時間，7級以上強震的次數(shù)和最大震級等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。很明顯，這些活躍期或平靜期的時間長度并不相等，在活躍期里并非年年有強震，在平靜期也并非1次強震也沒有，但可以肯定的是，活躍期的強震一定比平靜期的多得多，而且有強度更大的地震。平靜期里即使有強震也是個別的。
表3-1中國大陸各活躍期與平靜期的地震統(tǒng)計（1895～）
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起止年份 7級以上地震次數(shù) 最大震級 第1活躍期 1895～1906 5 8.3 第1平靜期 1907～1913 2 7.0 第2活躍期 1914～1937 18 8.5 第2平靜期 1938～1943 2 7.0 第3活躍期 1944～1955 15 8.5 第3平靜期 1956～1965 1 7.0 第4活躍期 1966～1976 15 7.8 第4平靜期 1977～1987 1 7.4 第5活躍期 1988～ 10 8.1
在一定范圍里，強震活動具有活躍期與平靜期相交替的特點，是大多數(shù)地震預報專家們公認的，但對于在一個具體時空范圍具體劃分活躍期與平靜期時，卻又常常會有一些差異。這是因為，至今劃分活躍期與平靜期用的還是以統(tǒng)計為基礎的經(jīng)驗性方法。而可用的統(tǒng)計樣本又總是不夠大。甚至，對于中國大陸1895年以來的第5活躍期是否結束與什么時間結束？地震預報專家意見也并不一致，有一種意見認為2001年昆侖山口西8.1級地震后，中國大陸已進入地震活動平靜期。
在比較小的地域范圍里討論地震活躍期與平靜期問題，一般用的地震也小一點。例如，位于四川省甘孜州的鮮水河地震帶，長約360千米，寬約50千米，一般用5級以上地震資料討論地震活躍期與平靜期。由于這些地震沿著鮮水河斷裂帶呈很窄的帶狀分布，可像圖3-6那樣，以橫坐標表示時間，縱坐標表示緯度，每發(fā)生1次地震，按時間和北緯找到位置，用圓圈大小表示震級大小，把它畫到圖上。
圖3-6 鮮水河地震帶地震活躍期與平靜期
從這樣的圖像，既可根據(jù)地震在時間軸上的疏密相間的情況劃分活躍期與平靜期，還可看到，這些地震發(fā)生在斷裂帶的那一段。很明顯，1725～1816年和1893～1982年，鮮水河地震帶中強以上地震頻繁，且有多次7級以上地震發(fā)生，應屬地震活躍期。而1817～1892年，歷史地震目錄上1次5級以上地震也沒有，應屬平靜期。如果用鮮水河地震帶后一個地震活躍期的資料，將時間尺度放大，還可進一步劃出下一層次的活躍時段與平靜時段。
3.3 大小地震的比例
無論全球、全國，還是國內(nèi)某一個地區(qū)，甚至一條具體的地震帶，在一段時間里，大小地震的次數(shù)總會有一定的比例。簡單地說，總是震級高的地震少，震級低的地震多。20世紀40年代，美國著名地震學家古登堡和里克特研究全球地震活動性時，發(fā)現(xiàn)各震級段的地震頻次N的對數(shù)與震級M呈線性關系。具體的表達式為：
LogN=a-bM
公式中的b值反映了不同震級的地震次數(shù)的比例關系。如b值等于1，則震級每減小1級，地震頻次增加10倍。
圖3-7以中國及鄰區(qū)1900年至2003年8月5級以上地震資料為例，繪出了震級頻次關系?？梢郧宄乜吹?，震級越高，頻次越少，而且地震頻次的對數(shù)與震級呈線性統(tǒng)計關系。
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LogN=8.44-0.94M |
圖3-7 中國及鄰區(qū)震級頻次關系（1900～2003.08）
圖3-8和圖3-9分別給出川滇地區(qū)和鮮水河地震帶的震級頻次關系圖。說明在大小不同的各種范圍里，只要積累了足夠多的資料，上述統(tǒng)計關系都能成立。也就是說，在各種不同的范圍里統(tǒng)計，總是大地震少，小地震多。
圖3-8 川滇地區(qū)震級-頻次關系（1900～2001）
圖3-9 鮮水河地震帶震級-頻次關系（1900～2003）
3.4 余震的普遍性與地震序列的多樣性
發(fā)生1次較強的地震前后，震中及其附近往往會接連發(fā)生一系列地震。地震學家把這一系列地震稱為一個地震序列。在多數(shù)情況下，先發(fā)生的那個地震最大，稱為主震。后面跟著發(fā)生的那些較小的地震，叫做余震。而且，一般說來，隨著時間的推移，余震的頻次有起伏地逐漸減少，震級也有起伏地逐漸減小。積累的震例多了，研究得細致了，發(fā)現(xiàn)，也有另外的情況：先發(fā)生的地震不一定是最大的。人們還是把這一系列地震中最大的稱為主震，而把主震前發(fā)生的地震叫做前震；也有最大的兩個或幾個地震的震級差不多的情況。這時，把有兩個震級接近的最大地震的地震序列叫做雙震型地震序列；如果震級接近的最大地震有三個或更多，則把它們稱為震群型地震序列。還有一個較強地震前后，幾乎沒有什么別的地震，這種情況稱為孤立型地震。這樣說來，地震序列是有不同類型的。中國地震局編制的《地震現(xiàn)場工作大綱和技術指南》不僅明確了劃分這些類型的定量標準，而且用1966～1996年我國大陸地區(qū)豐富的地震序列資料，統(tǒng)計了各類序列所占的比例。
主震余震型（含前震主震余震型） 最大地震與次大地震的震級之差大于等于0.6，而小于等于2.4的地震序列被劃為主震余震型。這類地震序列在各類序列中約占59%。
雙震型 最大地震與次大地震的震級之差小于等于0.5的地震序列被劃為雙震型。它約占地震序列總數(shù)的13%。
震群型 震級之差小于等于0.5的最大地震數(shù)達到3或更多的地震序列被劃為震群型。它約占地震序列總數(shù)的14%。
孤立型 最大地震與次大地震之差大于等于2.5的地震序列被劃為孤立型。這類序列約占地震序列總數(shù)的14%。
看來，在各類地震序列中，主震余震型所占比例最大。應當說明的是，震級越高，主震余震型所占比例越大。例如，若上述統(tǒng)計只用7級以上的地震序列，主震余震型將占65%。而在此時段沒有1次孤立型7級地震序列。
下面舉一些實例，讓大家看看這幾類地震序列是什么樣子的。
例1？ 1973年2月6日四川爐霍發(fā)生7.6級地震，最大余震為2月8日6.0級，主震與最大余震的震級之差為1.6，顯著超過0.6，卻又小于2.4。因此，屬主震余震型。圖3-10給出了爐霍7.6級地震序列的M-t圖。所謂M-t圖，就是用橫坐標表示時間，縱坐標表示地震大小，每發(fā)生1次地震，就按時間在圖上畫1條由高度標示震級的豎線，從而描述地震活動隨時間變化的圖件。從圖上可看到，爐霍發(fā)生7.6級地震后，隨著時間的推移，余震的次數(shù)越來越少，震級越來越小。
圖3-10 1973年2月6日爐霍7.6級地震序列M-t圖
例2 1980年4月18日青海省天峻縣發(fā)生5.2級地震，4月24日原震區(qū)又發(fā)生5.0級地震。在這個地震序列中，只有這兩次地震的震級差小于0.5，其他的余震都比較小，屬雙震型。這個地震序列的M-t圖見圖3-11。看上去很像是由4月18日5.2級與4月24日5.0級兩個主震余震型地震序列合成的.
圖3-11 1980年4月18日青海天峻5.2級雙震序列M-t圖
例3 1976年8月16日四川省松潘縣與平武縣之間發(fā)生的7.2級地震序列中有3次震級差小于等于0.5的地震：8月16日7.2級，8月22日6.7級和8月23日7.2級，屬震群型地震序列。圖3-12 給出了此序列的M-t圖，很明顯，它的衰減比爐霍等主震余震型慢得多。圖3-13分時間段繪出了松潘平武地震序列的震中分布。從這些圖可見，從8月16日7.2級后到8月22日6.7級地震前，所有的余震分布在一條北北西向斷裂上；8月22日6.7級地震的后，8月23日7.2級地震前，除沿著這條北北西斷裂還有少數(shù)余震活動外，多數(shù)分布在很短的北東東向斷裂上；8月23日7.2級地震后，除上述兩條斷裂上仍有少數(shù)余震活動外，多數(shù)余震密集在從北向南看略向右偏移的另一條斷裂上。一般，余震往往沿著主震的發(fā)震斷裂繼續(xù)破裂。松潘平武地震序列的3次主要地震發(fā)生在虎牙斷裂帶的3個分段上。它們各自的余震勾畫出這3個分段的大體走向。
圖3-12 1976年四川松潘、平武7.2級震群的M-t圖
圖3-13 四川松潘、平武7.2級震群分時段震中分布圖
圖中：a：地震序列最初3小時的余震；b：第一次7.2級地震后到6.7級地震前的余震；c：6.7級地震后到第二次7.2級地震前的余震；d：第二次7.2級地震后到8月底的余震；e：全序列的余震
例4 1981年1月24日四川道孚6.9級地震的余震很少，也很?。ㄒ妶D3-14）。
圖3-14？ 1981年四川道孚6.9級孤立型地震序列M-t圖（M3.0）
到當年2月25日，共記錄到余震657次，其中1.0～1.9級619次，2.0～2.9級34次，3.0～3.9級4次，最大為3.9級。主震與最大余震的震級差大于2.5，屬孤立型地震序列。
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